Лабораторная
работа № 3
Моделирование и исследование работы узлов коммутации и контроля с использованием программы Electronics Workbench
Цель работы
Целью лабораторной работы является: получение
практических навыков в построении и контроле
работоспособности таких узлов как дешифраторы, шифраторы,
мультиплексоры, демультиплексоры, преобразователи кодов,
распределители сигналов и схем контроля четности; изучение
возможностей программы Electronics Workbench по
построению и исследованию перечисленных выше узлов; получение
навыков в исследовании различных схем методом моделирования.
Общие сведения об узлах для коммутации сигналов
и преобразования кодов
В БЦВМ, кроме рассмотренных ранее операционных узлов, имеется большая группа узлов, которая используется для выработки различных управляющих сигналов (серий управляющих импульсов), для преобразования кодов из одного вида в другой, для коммутации связей между различными узлами и т.д.
Это особый вид функционально законченных узлов, которые строятся с использованием логических элементов, триггеров, регистров и счетчиков. Такие узлы могут быть выполнены в виде отдельных микросхем и применяются для построения устройств БЦВМ. К ним можно отнести дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, преобразователи кодов, распределители импульсов и др.
Дешифраторы
Дешифратором называется комбинационная схема с несколькими входами и выходами, которая преобразует двоичный код, подаваемый на входы, в сигнал на одном из его выходов.
В общем случае дешифратор с “n” входами может иметь до 2n выходов, которые обычно нумеруются десятичными цифрами, эквивалентными значениям двоичных кодов. Например, в трехвходовом дешифраторе при подаче на вход двоичного кода 011 единичный сигнал появится на выходе 3, а на остальных выходах сигнал будет равен нулю.
Работа дешифратора описывается системой логических уравнений
где fi – значение функции дешифратора на i-ом выходе, а означает либо наличие инверсии переменной, либо ее отсутствие. Количество уравнений дешифратора соответствует количеству его выходов. Величина «i» соответствует номеру набора переменных, при котором функции принимают единичное значение.
Дешифраторы в БЦВМ используются в следующих случаях:
( для формирования управляющих сигналов в зависимости от значения входного кода;
( для расшифровки кода операции выполняемых команд;
( для декодирования адреса ячеек оперативной или постоянной памяти;
( в преобразователях информации «аналог-код» и т.д.
По способу построения схемы дешифраторов могут быть одноступенчатыми (линейными) или многоступенчатыми. Способ построения дешифратора определяется видом уравнений, которыми описывается его работа. Приведенная выше система уравнений характерна для линейного дешифратора. При построении функциональной схемы дешифратора уравнения рассматриваются как независимые и реализуются на логических элементах.
Рассмотрим в качестве примера построение линейного дешифратора на три входа и восемь выходов. Таблица истинности, которая описывает работу дешифратора, имеет вид таблицы 8.1.
Таблица 8.1.
X
Значения логических функций
Система уравнений логических
функций
x2
x1
x0
f0
f1
f2
f3
f4
f5
f6
f7
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
Построенная по этим уравнениям схема (см. рисунок 8.1) представляет собой восемь независимых трехвходовых схем И. Прямые и инверсные значения разрядов кода могут сниматься с прямых и инверсных выходов регистра или счетчика. Недостатком такой схемы дешифратора является прямая зависимость числа входов схем И от разрядности входного кода, что приводит к технологическим трудностям реализации элементов в виде микросхем. Если построить линейный де...
